| 原电池工作原理 题目答案及解析

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选修四

第四章 电化学基础

第一节 原电池

原电池工作原理

盐酸羟胺$\left( \text{N}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{OH}\cdot \text{HCl} \right)$可用于合成抗癌药,工业上可采用电化学方法制备,装置、正极反应机理如图所示。

下列有关说法不正确的是$(\quad\ \ \ \ )$

["

该电池的总反应为:$\\text{2NO}+3{{\\text{H}}_{2}}+2\\text{HCl}=2\\text{N}{{\\text{H}}_{\\text{2}}}\\text{OH}\\cdot \\text{HCl}$

","

上述反应中的$\\rm X$$\\rm Y$分别为${{\\text{H}}^{+}}、\\text{N}{{\\text{H}}_{\\text{3}}}\\text{O}{{\\text{H}}^{+}}$

","

$\\rm Pt$电极上的反应:${{\\text{H}}_{\\text{2}}}-2{{\\text{e}}^{-}}=2{{\\text{H}}^{+}}$

","

制取$\\text{1 mol N}{{\\text{H}}_{\\text{2}}}\\text{OH}\\cdot \\text{HCl}$,有$\\text{4 mol }{{\\text{H}}^{+}}$通过交换膜

"]
[["D"]]

由图可知,含铁的催化电极为原电池的正极,盐酸作用下一氧化氮在正极得到电子发生还原反应生成盐酸羟胺,电极反应式为$\rm NO+3e^{-}+4H^{+}=NH_{3}OH^{+}$,铂电极为负极,氢气在负极失去电子发生氧化反应生成氢离子,电极反应式为$\rm H_{2}-2e^{-}=2H^{+}$,原电池工作时氢离子通过氢离子交换膜由负极区进入正极区。

$\rm A$.将正极反应式$\rm \times 2+$负极反应式$\rm \times 3$得:$\rm 2NO+3H_{2}+2H^{+}=2NH_{3}OH^{+}$,化学方程式为$\rm 2NO+3H_{2}+2HCl=2NH_{2}OH·HCl$,故$\rm A$正确;

$\rm B$$\rm Y$为反应机理最终产物,故$\rm Y$为盐酸羟胺的阳离子$\rm NH_{3}OH^{+}$,分析正极反应机理,结合元素守恒可以判断$\rm X$为氢离子$\rm H^{+}$,故$\rm B$正确;

$\rm C$.由分析,铂电极为负极,氢分子失去电子生成氢离子,正确的电极反应式为$\rm H_{2}-2e^{-}=2H^{+}$,故$\rm C$正确;

$\rm D$.根据分析中正极电极反应式,消耗$\rm 1$ $\rm mol$ $\rm NO$,制取$\text{1 mol N}{{\text{H}}_{\text{2}}}\text{OH}\cdot \text{HCl}$,得到$\rm 3$ $\rm mol$电子,消耗$\rm 4$ $\rm mol$ $\rm H^{+}$,根据分析中的负极电极反应式,失去$\rm 3$ $\rm mol$电子,生成$\rm 3$ $\rm mol$ $\rm H^{+}$,则有$\rm 3$ $\rm mol$ $\rm H^{+}$通过交换膜,故$\rm D$错误;

故选:$\rm D$

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